Question

【題目】一水硫酸四氨合銅晶體[Cu(NH3)4SO4·H2O，相對分子質(zhì)量為246]是一種重要的染料及農(nóng)藥中間體。常溫下該物質(zhì)可溶于水，難溶于乙醇。某化學(xué)興趣小組通過以下實(shí)驗(yàn)制備一水硫酸四氨合銅晶體并測定其純度。回答相關(guān)問題：

I．實(shí)驗(yàn)室制取CuSO4溶液

方案i：銅與濃硫酸加熱制備。

方案ii：將銅粉在空氣中充分加熱至完全變黑，再加稀硫酸即可得到硫酸銅溶液。

（1）請寫出方案i反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________，此方法硫酸的利用率較低的原因是___________________________（寫1點(diǎn)）。

（2）實(shí)際生產(chǎn)中方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是___________。

（3）某同學(xué)對實(shí)驗(yàn)ii進(jìn)行了改進(jìn)，其中一種方案是在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________。H2O2的沸點(diǎn)為150.2℃。為加快反應(yīng)需要提高H2O2溶液的濃度，可通過如圖將H2O2稀溶液濃縮，增加減壓設(shè)備的目的除了加快蒸餾速度，還有可能是________________________。

II．一水硫酸四氨合銅晶體的制備

（4）硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3·H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀，已知其成分為Cu2(OH)2SO4，試寫出生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式_______________________。

（5）繼續(xù)滴加NH3·H2O，會(huì)轉(zhuǎn)化成深藍(lán)色溶液。向深藍(lán)色溶液中加入乙醇可析出深藍(lán)色晶體，滴加乙醇的作用可能是________________

A．乙醇可以作還原劑

B．乙醇可以降低該晶體在該溶液中的溶解度

C．乙醇可以作萃取劑

Ⅲ.產(chǎn)品純度的測定

（6）精確稱取mg晶體，加適量水溶解，然后逐滴加入足量NaOH溶液，通入水蒸氣將氨全部蒸出，用V1mL0.200mol·L－1的鹽酸完全吸收。以甲基橙作指示劑，用0.200mol·L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl，到終點(diǎn)時(shí)消耗V2mLNaOH溶液。產(chǎn)品純度的表達(dá)式為____________。

Answer 1

【答案】Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸被稀釋為稀硫酸，稀硫酸不與Cu反應(yīng)或者濃硫酸反應(yīng)生成SO2，使得硫酸利用率降低 表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng) 銅溶解、溶液變藍(lán) 降低水的沸點(diǎn)，避免H2O2分解 2Cu2＋＋2NH3·H2O＋=Cu2(OH)2SO4↓＋2 B =

【解析】

(6)求算樣品的純度，得知道純物質(zhì)的質(zhì)量，根據(jù)即得物質(zhì)的量，根據(jù)NH3~HCl可知，，再利用滴定來計(jì)算與氨氣反應(yīng)后的HCl剩余的量，從而求算。

(1)方案i銅與濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，化學(xué)方程式為：Cu＋2H2SO4（濃）CuSO4＋SO2↑＋2H2O；此方法硫酸的利用率較低的原因是；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，濃硫酸被稀釋為稀硫酸，稀硫酸不與Cu反應(yīng)或濃硫酸反應(yīng)生成SO2，使得硫酸利用率降低；

(2)方案ii常常有紫紅色固體未反應(yīng)，猜想原因可能是：表面生成的CuO阻止內(nèi)部銅與O2接觸或反應(yīng)；

(3) 在硫酸和銅的反應(yīng)容器中滴加H2O2溶液，Cu在H2O2作用下與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+H2O2+H2SO4═CuSO4+2H2O，觀察到的現(xiàn)象是銅溶解、溶液變藍(lán)；過氧化氫受熱易分解，故采用減壓蒸餾的方式，增加減壓設(shè)備的目的是降低水的沸點(diǎn)，避免H2O2分解；

(4)硫酸銅溶液含有一定的硫酸，呈酸性，加入適量NH3H2O調(diào)節(jié)溶液pH，產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀Cu2(OH)2SO4，生成此沉淀的離子反應(yīng)方程式：2Cu2＋＋2NH3·H2O＋=Cu2(OH)2SO4↓＋2；

(5)繼續(xù)滴加NH3H2O，會(huì)轉(zhuǎn)化成深藍(lán)色溶液。加入乙醇可析出深藍(lán)色晶體Cu(NH3)4SO4H2O晶體，滴加乙醇的作用可能是降低該晶體在該溶液中的溶解度，即選B；

(6)與氨氣反應(yīng)的，根據(jù)NH3~HCl可知，，則，樣品中產(chǎn)品純度表達(dá)式為：=。